Bionik Künstliche Knorpellager kommen ohne Schmieröl aus

Redakteur: Peter Königsreuther

Forschende der University of Leeds und des Imperial College London wollen neuartige, der Natur nachgebildete Lager für Maschinen entwickelt, um nicht nur Wartungskosten zu senken.

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Britische Forscher arbeiten an der Herstellung schmierölfreier Lager für Maschinen, die wie Knorpel reagieren. Hier ein Blick auf die Grenzschicht zwischen der Polydimethylsiloxan-Matrix (rechts) und darin eingebetteten Hydrogelteilchen (links).
Britische Forscher arbeiten an der Herstellung schmierölfreier Lager für Maschinen, die wie Knorpel reagieren. Hier ein Blick auf die Grenzschicht zwischen der Polydimethylsiloxan-Matrix (rechts) und darin eingebetteten Hydrogelteilchen (links).
(Bild: Leeds.ac.uk)

Der Forschungsleiter heißt Siavash Soltanahmadi. Er ist wissenschaftlicher Mitarbeiter an der School of Mechanical Engineering in Leeds. Der Spezialist erklärt: „Man hat jahrelang versucht, ein Material für technische Anwendungen zu entwickeln, das die erstaunlichen Eigenschaften von Knorpel aufweist. wir haben es geschafft!“

Die Basis zur Nachahmung von Knorpel bilden zum einen sogenannte Hydrogele. Das sind weiche Kunststoffe, die sehr viel Wasser speichern können, wie ein Schwamm. Für sich alleine hält das Material aber Belastungen kaum stand. Zum anderen verwenden die Experten deshalb noch eine Substanz namens Polydimethylsiloxan (PDMS). Dabei handelt es sich auch um eine Art Kunststoff, der aber statt Kohlenstoff Silizium als Hauptbestandteil seines Makromolekülaufbaus beinhaltet.

Diese Kunststoff-Kombination ahmt echtes Knorpelgewebe nach

Bettet man nun das Hydrogel ins PDMS, so steige die Belastbarkeit dieses Verbundes um das 14- bis 19-Fache, wie Tests belegen können. Und nicht nur das: Es stellt sich auch eine gute Elastizität ein. Deshalb glauben die Forschenden, dass man in Zukunft so gebundenes Wasser als Schmiermittel einsetzen kann, um auf fossilen Rohstoffen basierende Schmieröle zumindest zum Teil ersetzen zu können. (Schwierig wird es sicher dann, wenn es sich um Systeme handelt, die bei höheren Temperaturen betrieben werden müssen).

Wenn aber nichts gegen den Einsatz spreche, so könnten man mit Lagersystem aus diesem Aufbau Wartungskosten reduzieren, weil der Polymermix Vibrationen sehr gut dämpfe. Man denkt dabei auch an Dämpfer in Brücken und Gebäuden, um sie erdbebensicherer zu machen. Damit ausgerüstete Maschinen würden außerdem leiser laufen.

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